Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Examen.docx
Скачиваний:
13
Добавлен:
29.10.2018
Размер:
5.19 Mб
Скачать

4.4.1. Алгоритм метода Мака

  1. Разделить множество столбцов на А и A', где

А – выбранное множество,

A' – невыбранное

В начале вычислений и при переходе от циклов к началу выбранных

столбцов нет; все столбцы относятся к A'.

Выбрать из множества A' столбец, содержащий более одного подчеркнутого элемента, перевести этот столбец из A' в А.

Подчеркнутый элемент – минимальный элемент в строке.

Примечание: перед первым шагом алгоритма множество А всегда является пустым.

  1. Если подчеркнутый элемент находится в множестве А, найти в каждой строке разность между минимальным подчеркнутым и минимальным неподчеркнутым элементами. Из всех найденных разностей выбрать минимальную.

  2. Увеличить все элементы матрицы А на выбранную на 2-м шаге минимальную разность.

  3. В строке с минимальной разностью отметить пунктиром минимальный неподчеркнутый элемент

  1. Столбец, содержащий отмеченный пунктиром элемент , перенести в множество С.

Если в С более 2-х неподчеркнутых элементов, то перенести С из A' в А и перейти ко 2-му шагу. Иначе, перейти к 6-му шагу.

  1. Отмеченный пунктиром элемент подчеркнуть (меняется на ).

  2. Найти исходный подчеркнутый элемент в строке с минимальной разностью (в той строке, где ) и убрать подчеркивание ( меняется на ). Обозначить столбец с элементом D.

  3. Если D не содержит других подчеркнутых элементов, он должен содержать элементы, отмеченные пунктиром. Обозначить этот элемент и перейти к 6-му шагу.

Если D содержит еще 1 подчеркнутый элемент, то полностью подчеркнутые элементы образуют новый базис. В этом случае перейти к 1-му шагу.

4.4.2. Пример решения задачи о назначении методом Мака.

Пример 4. Исходная таблица:

Подчеркнем минимальные элементы в строке и внесем в множество А первый столбец, т.к. в нем два подчеркнутых элемента. Минимальная разность из найденных соответствует второй строке. Поскольку эта разность равна 0, элементы множества А остаются без изменений. Перейдем к следующей таблице.

Отметим пунктиром элемент . Добавим пятый столбец в множество С. В С только один подчеркнутый элемент. Подчеркиваем его сплошной чертой, убираем подчеркивание элемента и обозначаем первый столбец буквой D. В D есть еще один подчеркнутый элемент , значит, переходим к первому шагу.

Внесем в множество А третий столбец, найдем минимальную разность и перейдем к следующей таблице.

Отметим пунктиром элемент . Добавим четвертый столбец в множество С. В С только один подчеркнутый элемент. Подчеркиваем его сплошной чертой, убираем подчеркивание элемента и обозначаем третий столбец буквой D. В D есть еще подчеркнутые элементы, значит, переходим к первому шагу.

Внесем в множество А третий столбец, найдем минимальную разность и перейдем к следующей таблице.

Отметим пунктиром элемент . Добавим пятый столбец в множество С. В С есть еще подчеркнутые элементы, поэтому переводим пятый столбец в А. Минимальная разность соответствует второй строке.

Отметим пунктиром элемент . Добавим первый столбец в множество С. В С есть еще подчеркнутые элементы, поэтому переводим пятый столбец в А. Минимальная разность соответствует второй строке. Прибавляем ко всем элементам множества А величину минимальной разности, т.е. 1.

Отметим пунктиром элемент . Добавим второй столбец в множество С. В С только один подчеркнутый элемент. Подчеркиваем его сплошной чертой, убираем подчеркивание элемента и обозначаем пятый столбец буквой D. В D есть один подчеркнутый пунктиром элемент . Подчеркиваем его сплошной чертой, убираем подчеркивание элемента . Распределение закончено.Соответствующее значение целевой функции:

f = 6 + 16 + 6 + 14 + 8 = 50

Теория игр

Пример 5.2.6.1. Найти оптимальные стратегии банков для задачи из примера 3 с платежной матрицей А:

Решение.

1. Проверим, имеет ли игра решение в чистых стратегиях (см. пример 5.2.3.2).

2. Упростим платежную матрицу (см. пример 5.2.4.1):

Подпишем над столбцами матрицы смешанные стратегии банка В, которые остались после исключения доминируемых стратегий В2, В5, вероятности применения которых равны нулю: q2 = 0, q5 = 0. Рядом со строками матрицы подпишем смешанные стратегии банка А, которые остались после исключения доминируемых стратегий А1, А2, А5, вероятности применения которых также равны нулю: p1 = 0, p2 = 0, p5 = 0.

3. Так как среди элементов упрощенной матрицы есть отрицательные, то ко всем элементам А прибавим такое число L > 0, чтобы все значения стали неотрицательными. В нашем примере возьмем L = 1. При этом цена игры увеличится на L = 1 и станет равной , а оптимальные смешанные стратегии банков не изменятся. Получим следующую платежную матрицу:

.

4. Составим пару взаимно двойственных задач, эквивалентную матричной игре с платежной матрицей А4. Для этого подпишем над столбцами матрицы переменные х1, х2, х3, соответствующие смешанным стратегиям банка В, а рядом со строками матрицы − переменные y1, y2, соответствующие смешанным стратегиям банка А:

Целевая функция z прямой задачи исследуется на максимум и равна сумме переменных , т.е.

.

А ограничения выписываются по строкам и не превышают единицы:

Целевая функция F двойственной задачи исследуется на минимум и равна сумме переменных , т.е.

,

при ограничениях, больших либо равных единице, которые выписываются по столбцам:

(Можно также просто построить двойственную задачу к прямой.)

5. Решим прямую задачу симплекс-методом:

Приведем ее к каноническому виду

Выпишем начальный опорный план задачи (это возможно, так как в каждом ограничении есть по одной базисной переменной: в 1-м – х4, во 2-м – х5):

.

Составим исходную симплекс-таблицу и решим задачу обычным симплекс - методом.

Итерация №0

базис

значение

x1

x2

x3

x4

x5

x4

1

8

2

0

1

0

x5

1

0

1

4

0

1

z (x)

0

-1

-1

-1

0

0

Найдем ведущий элемент по минимальному симплексному отношению и пересчитаем таблицу методом замещения Жордана–Гаусса. Занесем новые данные во 2-ю симплексную таблицу.

Переменную x3 вводим в число базисных вместо переменной x5.

Ведущий элемент равен 4.

Итерация №1

базис

значение

x1

x2

x3

x4

x5

x4

1

8

2

0

1

0

x3

0,25

0

0,25

1

0

0,25

z (x)

0,25

-1

-0,75

0

0

0,25

Аналогичным образом будем пересчитывать таблицы до тех пор, пока в z-строке все элементы (не считая значения) станут неотрицательными.

Переменную x1 вводим в число базисных вместо переменной x4.

Ведущий элемент равен 8.

Итерация №2

базис

значение

x1

x2

x3

x4

x5

x1

0,125

1

0,25

0

0,125

0

x3

0,25

0

0,25

1

0

0,25

z (x)

0,375

0

-0,5

0

0,125

0,25

Переменную x2 вводим в число базисных вместо переменной x1.

Ведущий элемент равен 0,25.

Итерация №3

базис

значение

x1

x2

x3

x4

x5

x2

0,5

4

1

0

0,5

0

x3

0,125

-1

0

1

-0,125

0,25

z (x)

0,625

2

0

0

0,375

0,25

Так как в z-строке последней симплексной таблицы все элементы больше или равны нулю, то найден оптимальный план. Он единственный, поскольку нули z-строки соответствуют только базисным переменным: , а значение целевой функции .

По соответствию переменных прямой и двойственной задач выпишем решение двойственной задачи. Так как у нас симметричная пара двойственных задач, то в строке оценок (z-строке) найдем элементы, соответствующие переменным, которые входили в исходный базис, x4, x5, и присвоим их значения двойственным неизвестным y1, y2, т. е. . Следовательно, . При этом минимальное значение целевой функции двойственной задачи совпадает с максимальным значением целевой функции исходной задачи, т.е. .

6. Используя соотношения между оптимальными решениями пары двойственных задач и , оптимальными стратегиями и и ценой игры , найдем решение игры в смешанных стратегиях.

Вычислим сначала цену игры , используя формулу

:

Используя соответствия между и , и из матрицы

найдем оптимальные смешанные стратегии банков А и В по формулам

;

.

Тогда оптимальные стратегии банка А будут равны:

Следовательно, из общей суммы средств а тыс. ден. ед., выделяемых банком А на строительство пяти объектов, на долю 3-го объекта следует выделить 60 % (так как ), а на долю 4-го − 40 % этой суммы (так как ). На остальные строительные объекты деньги выделять нецелесообразно (так как ).

Для банка В соответственно получим:

Таким образом, из общей суммы средств b тыс. ден. ед., выделяемых банком В на строительство пяти объектов, на долю 3-го объекта следует выделить 80 % (так как ), а на долю 4-го − 20 % всей суммы (так как ). В остальные строительные объекты деньги вкладывать нецелесообразно (так как ).

Такое распределение денежных средств банками А и В на строительство пяти объектов позволит им получить максимальную прибыль 0,6 тыс. ден. ед.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]